http://ejournal.unp.ac.id/index.php/jtev/index
Volume 06  Number 02  2020 ISSN: 2302-3309
Received May 15, 2020; Revised May 19, 2020; Accepted May 29, 2020

## Perancangan  Penyortiran  Barang  Berdasarkan  Berat  dengan  Sistem
Pick And Place Berbasis Mikrokontroler

## Fajrian Ramadhan, Ta’ali
1 Jurusan Teknik Elektro, 2 Fakultas Teknik, 3 Universitas Negeri Padang *Corresponding author, e-mail: fajrianramadhan69@gmail.com

## Abstrak
Dalam  dunia  industri  diperlukan  suatu  alat  yang  mampu  beroperasi  dengan  cepat  dan  tepat  sehingga proses  produksi  dapat  berjalan  dengan  lebih  efektif  dan    efisien.  Perancangan  penyortiran  barang berdasarkan  berat  dengan  sistem pick and place berbasis  mikrokontroler  ini  bertujuan  agar  mampu mengklasifikasikan  benda  berdasarkan  berat  agar  tertata  berdasarkan  beratnya  masing  masing. Mikrokontroler ATmega32 (Arduino  Uno)  berfungsi  sebagai  pusat  kontrol  sistem,  Sensor load  cell sebagai sensor pendeteksi berat benda, Motor DC sebagai penggerak konveyor dan motor servo sebagai penggerak dari sistem pick and place yaitu pergerakan   lengan robot untuk  memindahkan benda  yang telah  terdeteksi  beratnya  sesuai  dengan  yang  telah  ditentukan.  Melalui  tahapan  proses  perancangan mekanik  dan  pemograman  sistem  dengan  menggunakan  program  dari Arduino IDE,  serta  hasil  dari pengujian  dan  analisa  data  didapatkan  sistem  yang  dapat  bekerja  dengan  baik  dan  kontinu.  Meskipun sistem  dirancang  hanya  berupa  prototype  namun  dengan  menggunakan  perangkat  dengan  standar industri bisa diaplikasikan dalam mendukung kerja dalam bidang industri yang otomatis dan efisien.
Kata kunci : .Mikrokontroler (Arduino Uno), Load Cell, Motor DC, Motor Servo, Sensor Infrared

## Abstract
In  the  industrial  world  we  need  a  tool  that  is  able  to  operate  quickly  and  precisely  so  that  the production process can run more effectively and efficiently. The design of sorting goods based on weight with a microcontroller-based pick and place system aims to be able to classify objects by weight  so  that  they  are  arranged  according  to  their  respective  weights.  ATmega32 microcontroller (Arduino Uno) functions as a central control system, load cell sensor as a weight detector, DC motor as a conveyor drive and servo motor as a drive from a pick and place system that is the movement of a robot arm to move objects that have been detected in accordance with the  weight  predetermined.  Through  the  stages  of  the  process  of  mechanical  design  and  system programming using a program from Arduino IDE, as well as the results of testing and analysis of data obtained a system that can work well and continuously. Even though the system is designed only  in  the  form  of  a  prototype,  using  devices  with  industry  standards  can  be  applied  in supporting work in the field of industry that is automated and efficient
Keywords : Microcontroller ( Arduino Uno ) , Load Cell, Motor DC, Motor Servo, Infrared

## PENDAHULUAN
Pada  saat  sekarang  ini  perkembangan  ilmu  pengetahuan  terkhususnya  di  bidang teknologi  semakin  meningkat.  Tuntutan  manusia  akan  produk-produk  yang  bermutu  dan memiliki  kualitas  bagus  juga  ikut  meningkat.  Hal  ini  menjadikan  proses  di  industri  beralih dari  sistem  manual  ke  sistem  otomatis  yang  dapat  mempermudah  pekerjaan  manusia.  Salah satu proses yang menyita banyak waktu dan tenaga kerja adalah proses penataan  produk. Proses  penataan  produk  membutuhkan  banyak  tenaga  kerja,  namun  dengan  proses produksi yang sangat banyak menuntut kecepatan proses, penataan lebih cepat dan efisien. Salah  satu  topik  yang  dikembangkan  saat  ini  adalah  penyortiran  barang  berdasarkan berat.
Dengan  memanfaatkan  sensor infrared yang  berfungsi  sebagai  pendeteksi  benda  yang akan  berjalan  di  konveyor  serta  sensor load  cell yang  berfungsi  sebagai  pendeteksi  berat
benda  berat  kemudian  dikombinasikan  dengan mikrokontroler .  Dengan  sistem  ini  operator tidak  perlu  menjaga  barang  dan  mengangkatnya  secara  manual.  Tetapi  cukup  meletakkan benda  diatas conveyor dan benda tersebut akan  langsung berjalan  menuju load  cell. Dengan demikian load  cell akan  menimbang  berat  benda.  Setelah  berat  benda  terdeteksi  maka  berat benda  akan  akan  tampil  di LCD dan  kemudian  benda  langsung  diletakkan  ke  box menggunakan lengan robot dengan sistem pick and place .
Beberapa  penelitian  sebelumnya  telah  dilakukan  untuk  penyortiran  barang, diantaranya rancang bangun penyortiran barang berdasarkan kode warna [1], rancang bangun robot  penyortir  benda  padat  berbasis  arduino  [2],  Pemograman  alat  penimbang  dan  packing beras  berbasis  mikrokontroler  [3],  sistem  penyortiran  dan  pengepakan  barang  berbasis SCADA [4], rancang bangun alat pemilah dan penghitung barang menggunakan laser [5].
Dari  berbagai  penelitian  diatas,  penulis  berinovasi  untuk  membuat  sebuah  alat penyortiran  barang  berdasarkan  berat  yang  dimana  nantinya  dapat  membantu  pekerjaan seseorang yang tidak perlu lagi mengangkat barang secara manual  cukup dengan sistem saja yang bekerja. Pada pembuatan alat ini terdiri dua bagian yaitu perancangan software program alat  dan  perancangan hardware (mekanik  alat).  Pada  bagian  ini  menjelaskan  perancangan hardware alat yaitu perancangan mekanik dan sistem kerja alat penyortiran berdasarkan berat berbasis Mikrokontroler ATmega328.

## METODE
Dalam proses pembuatan alat untuk tugas akhir ini diperlukan beberapa rujukan atau beberapa landasan teori agar proses pembuatan alat dapat berfungsi dengan baik.
A. Mikrokontroler (Arduino Uno)
Merupakan  papan  rangkaian  sistem  minimum  yang  didalam  nya  menggunakan IC ATmega328 . Arduino Uno ini bersifat open source. Untuk pemograman dalam Arduino ini menggunakan software Arduino IDE ( Integreted Development Environment ) [6]

## Gambar 1. Arduino Uno

## B. Sensor Load Cell
Merupakan sebuah komponen yang digunakan untuk mengubah gaya tekan menjadi sinyal  listrik,  melalui  perubaha  resistansi  yang  terjadi  pada strain  gauge dengan  sebuah tekanan dalam bentuk deformasi (regangan)  [7]. Sensor Load Cell yang  digunakan adalah Load Cell yang berkapasitas maksimal pengukuran 1kg
Gambar 2. Sensor Load Cell

## C. Sensor Infrared
Merupakan  sensor  yang  bisa  mendeteksi  keberadaan  benda  didepannya  tanpa  ada kontak  fisik  langsung.  Pada  tugas  akhir  ini  sensor infrared ini  digunakan  sebagai  sensor untuk mendeteksi barang yang lewat diatas konveyor.
Gambar 3. Sensor Infrared

## D. Motor Servo
Merupakan  sebuah  perangkat  atau  aktuator  putar  (motor)  yang  dirancang  dengan sistem  kontrol  umpan  balik loop tertutup  sehinggga  dapat  disetup  atau  diatur  untuk menentukan  dan  memastikan  sudut  dari  poros  motor servo .  Motor servo yang  digunakan dalam  pembuatan  Tugas  Akhir  ini  yaitu  motor servo MG995  dan  MG  90  yang  dapat berputar maksimal 180º.
Gambar 4. Motor Servo MG995

## E. Motor DC Gearbox
Adalah Suatu perangkat yang dapat mengubah energy listrik menjadi energi kinetic atau gerakan. Didalam motor DC terdapat dua kumparan yaitu stator dan rotor . Kumparan medan yang berbentuk kutub merupakan bagian yang tidak berputar ( stator ) dan kumparan jangkarnya  merupakan  bagian  yang  berputar  ( rotor )  [8]. Motor  DC dapat  berputar  dengan memberi beda tegangan pada masing masing terminal motor DC tersebut. Motor DC yang digunakan adalah motor DC 12V.
Gambar 5. Motor DC Gearbox

## PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT
A. Blok Diagram
Adalah penjabaran suatu sistem yang bersifat menyeluruh. Proses pendefinisian perlu dilakukan  penjabaran  pada  sistem  yang  dibahas  secara  menyeluruh,  artinya  adanya gambaran  secara  jelas  mengenai  ruang  lingkup  pembahasan  yaitu  dengan  menggunakan blok  diagram.  Secara  keseluruhan,  Perancangan  penyortiran  barang  berdasarkan  berat dengan  sistem pick  and  place berbasis mikrokontroler  ATmega328 dijelaskan  pada Gambar 6.
Gambar 6. Blok Diagram Peracangan Penyortiran Barang
Dari gambar blok diagram tersebut 0 dapat 0 dijelaskan 0 sebagai 0 berikut :
1. Power  Supply 0 digunakan 0 sebagai 0 sumber  tegangan  searah  dan  berfungsi  untuk 0 mengubah 0 tegangan 0 AC 0 menjadi 0 tegangan 0 AC 0 yang 0 lebih 0 kecil dan menjadi penyearah dari AC ke DC
2. Boost Konverter digunakan untuk menaikkan tegangan power supply dari 5VDC menjadi 10 VDC
3. Mikrokontroler  ATmega328 ( Arduino  Uno )  digunakan  untuk  pusat  kendali  dari  sistem kerja alat.
4. Sensor Load Cell digunakan sebagai sensor pendeteksi berat benda.
5. Sensor Infrared digunakan sebagai sensor pendeteksi barang yang lewat di conveyor.
220 VAC Power Supply 5 VDC Boost Converter 10 VDC Relay Motor DC Arduino Uno Motor Servo 1 Motor Servo 2 Motor Servo 3 Motor Servo 4 Motor Servo 5 Sensor Load Cell Sensor Infrared
Push Button Start Push Button Stop Push Button Reset LCD
6. Motor DC digunakan sebagai penggerak konveyor yang dikendalikan oleh driver motor
7. Motor Servo 1,2,3,4, dan 5 digunakan sebagai penggerak lengan robot
8. Pus Button 1 adalah push button start yaitu untuk memulai sistem kerja alat
9. Push Button 2 adalah push button stop yaitu unutk menghentikan sistem kerja alat
10. Push Button 3 adalah push button reset  yaitu untuk mengulang sistem kerja alat apabila ada gangguan yang terjadi.
11. LCD digunakan sebagai penampil berat benda yang telah dideteksi oleh sensor.

## B. Prinsip Kerja
Alat ini dapat bekerja dengan sumber tegangan 220 VAC dimana tegangan tersebut akan  diturunkan  menjadi  10  VDC  dan  5  VDC  menggunakan  catudaya  ( Power  Supply ). perancangan pada alat ini, sistemnya bekerja secara otomatis. Kendali keseluruhan sistem dikendalikan hanya melalui Mikrokontroler ATmega328 dan sistem bekerja tanpa adanya kendali atau kontrol dari luar sistem. Proses pertama apabila sensor infrared mendeteksi benda,  maka  sensor infrared akan  mengirim  data  ke  arduino  lalu  motor  DC  akan  aktif dan konveyor akan  berjalan.  Setelah  itu  ketika  benda  sampai  pada load cell maka konveyor akan  berhenti  dan load  cell menimbang  berat  benda.  Setelah  berat  benda didapat  maka load  cell akan  mengirim  informasi  ke arduino kemudian motor  servo penggerak  lengan  robot  akan  aktif  dan  lengan  robot  memindahkan  benda  ke  box penampungan sesuai dengan berat benda yang telah terdeteksi.

## C. Flowchart
Flowchart sistem  adalah  suatuu  bagan  untuk  meletakkan  instruksi  suatu  program yang merupakan mekanisme kerja suatu sistem yang di buat dalam bentuk simbol-simbol yang  masing-masing  telah  ditentukan  makna  dan  kegunaannya. Flowchart alat  ini digambarkan pada gambar 7.
Start Push Button Ditekan Sensor Infrared Mendeteksi Benda Konveyor On Sensor Load Cell Mendeteksi Berat Benda Berat
Benda 100 Gram Berat Benda 125 Gram Berat Benda 75 Gram Berat Benda 50 Gram Berat Benda 50 Gram
Berat Benda 75 Gram Berat Benda 100 Gram
Berat Benda 125 Gram
Lengan Robot
Memindahkan Barang Lengan Robot Memindahkan
Barang
Lengan Robot Memindahkan Barang Lengan Robot Memindahkan Barang Barang Di Box A Barang Di Box B Barang Di Box C Barang Di Box D Konveyor Off Push Button Stop End

## D. Perancangan Hardware
Perancangan hardware (mekanik)  bertujuan  untuk  menentukan  tata  letak  dari peralatan yang akan dibuat.
1. Perancangan Desain Alat
Perancangan mekanik pada alat ini dibuat dengan software SketchUp , mekanik yang  dirancang  terdiri  dari  sebuah  Box  kontrol, konveyor ,  lengan  robot  dan  box benda yang masing masing terbuat dari bahan akrilik.
Gambar 8. Perancangan Mekanik Alat Keseluruhan

## E. Perancangan Rangkaian Elektronik Keseluruhan
Gambar 9. Rangkaian Keseluruhan

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Untuk  membuktikan  alat  ini  dapat  bekerja  dengan  baik  dan  sesuai  dengan perencanaannya dilakukan beberapa pengujian. Adapun pengujian yang dilakukan, yaitu pengujian power  supply ,  pengujian  arduino  uno,  pengujian  sensor infrared, pengujian motor DC , pengujian motor servo dan pengujian sensor load cell.

## A. Intrumen Pengujian Alat

## 1. Multimeter Digital
Multimeter  digital  ini  berfungsi  untuk  mengukur  tegangan  pada  catu  daya. Multimeter digital yang digunakan adalah multimeter Dekko.
Spesifikasi Multimeter Dekko sebagai berikut : - Max display counts : 2000 - DC Voltage 0-200 mV, 0-2V, 0-20V, 0-200V, 0-500V - AC Voltage 0-200V, 0-500V \-DC Current 0-200mA, 0-2mA, 0-20mA, 10A
- Resistance 0-200 ohm, 0-2k ohm, 0-20k ohm, 0-200k ohm, 0-2M ohm.

## B. Pengujian dan Analisa Hardware
1. Catu Daya ( Power Supply )
Pengujian  Catu  daya  ini  menggunakan  Multimeter  Dekko,  tegangan  yang dikeluarkan adalah sebesar 5 VDC

## Gambar 10. Pengujian Power Supply
Pada pengujian ini nilai keluaran yang dihasilkan catu daya menghasilkan nilai keluaran  yang  sesuai  dengan  yang  diinginkan.  Hal  tersebut  terlihat  pada  alat  ukur multimeter  menunjukkan  hasil  5  VDC.  Nilai  keluaran  5  VDC  didapat  dikarenakan nilai-nilai pada setiap komponen yang digunakan tepat.

## 2. Pengujian Arduino Uno
Pengujian  dilakukan  dengan  menyambungkan  rangkaian  catu  daya  5VDC. Pengukuran  tegangannya  dilakukan  pada  logika  “0”  dan  logika  “1”  pada  port  I/O arduino Uno. Dari pengujian pin dari Arduino Uno diperoleh hasil pada tabel 2.
Tabel 1. Pengukuran Tegangan Logika Arduino Uno
Logika Port Hasil Pengukuran (Volt) DC 1 (HIGH) 5V 0 (LOW) 0

## 3. Pengujian Sensor Infrared
Pengujian  yang  dilakukan  pada  sensor infrared yaitu  apabila  saat  benda melewati  sensor infrared maka  pada  mikrokontroler  akan  terbaca  logika  “1”  yang menandakan  keberadaan  benda,  namun  jika  tidak  ada  benda  yang  terdeteksi  oleh sensor infrared, maka pada mikrokontroler akan terbaca logika “0” yang menandakan tidak  ada  benda  yang  dibaca  oleh  sensor infrared .  Sensor  bekerja  sesuai  dengan spesifikasi  yaitu  dengan  tegangan  kerja  dari  sensor infrared yang  terbaca  dari  hasil pengukuran adalah sebesar 4,9 V pada saat kondisi “1” dan  0 V pada saat kondisi “0”. pengukuran ini dilakukan dengan menggunakan multimeter Dekko yang dihubungkan ke port Vcc dan Gnd pada modul sensor infrared.
Tabel 2. Pengujian Sensor Infrared Pin Sensor Tegangan Gambar VCC 4.9 VDC Out High (1) 0.1 VDC
Out Low (0) 4.9 VDC

## 4. Pengujian Motor DC
Pada  alat  ini motor  DC akan  digunakna  sebagai  penggerak konveyor yang  bekerja dengan kecepatan konstan. dengan tegangan kerja hasil pengukuran yaitu sebesar 10.03 V

## Gambar 12. Pengujiian Tegangan Motor DC

## 5. Pengujian Motor Servo
Pengujiannya dilaksanakan dengan memberikan sumber tegangan 5 VDC dari power supply ke pin vcc Motor DC servo . Dari pengujian motor servo didapatkan hasil pada tabel 3.
Tabel 3. Pengukuran Lebar Pulsa Motor Servo disaat stand by Vcc Motor Servo Sudut Gelombang 4.9 VDC Servo 0 107º 4.9 VDC Servo 1 180º
4.9 VDC Servo 2 90º 4.9 VDC
Servo 3 90º

## 6. Pengujian Sensor Load Cell
Tujuan dari pengujian sensor load cell yaitu untuk dapat mengetahui berat benda yang tertimbang dan membandingkan dengan berat sebenarnya.
Tabel 4. Hasil Pengukuran Sensor Load Cell
No Berat Sebenarnya (Gram) Berat Terukur di Load Cell (Gram) Error % 1 50 gram 47 gram 6% ̊2 50 gram 48 gram 4% 3 75 gram 72 gram 4% 4 75 gram 73 gram 2,6% 5 100 gram 99 gram 1% 6 100 gram 98 gram 2%
7 125 gram 123 gram 1,6% 8 125 gram 124 gram 1% Rata-rata Error 2,7%
Pada Pengujian kali ini terdapat beberapa perbedaan antara alat ukur manual dengan engan pembacaan sensor load cell dimana kejadian ini disebut dengan error. Dibawah ini akan menunjukkan nilai error pengukuran sensor load cell :
% Error = Nilai Sebenarnya - Nilai Terukur X 100% Nilai Sebenarnya
= 50 - 47 X 100%
50
= 6% % Error
= Nilai Sebenarnya - Nilai Terukur X 100%
Nilai Sebenarnya
= 50 - 48 X 100%
50
= 4 % % Error
= Nilai Sebenarnya - Nilai Terukur X 100%
Nilai Sebenarnya
= 75 - 72 X 100%
75 = 4% % Error
= Nilai Sebenarnya - Nilai Terukur X 100% Nilai Sebenanrya = 75 - 73 X 100%
75 = 2,6 % % Error
= Nilai Sebenarnya - Nilai Terukur X 100%
Nilai Sebenarnya
= 100 - 99 X 100%
100
= 1%
% Error = Nilai Sebenarnya - Nilai Terukur X 100%
Nilai Sebenarnya = 100 - 98 X 100%
100 = 2% % Error
= Nilai Sebenarnya - Nilai Terukur X 100%
Nilai Sebenarnya
= 125 - 123 X 100%
125 = 1,6%
% Error
= Nilai Sebenarnya -  Nilai Terukur X 100%
Nilai Sebenarnya
= 125 - 124 X 100%
125
= 1%
Dari tabel 5 diatas dapat dilihat rata rata kesalahan sebesar  2,7%, maka dapat disimpulkan sensor load cell dapat bekerja dengan baik karna rata- rata kesalahan kecil.

## PENUTUP Simpulan
1. Perancangan  Alat  ini  dapat  mempermudah  pekerjaan  seseorang  dalam  bidang  indutri contoh  nya  di  indsutri  makanan  yaitu  proses  penyortiran  dan  pemindahan  barang bekerja secara otomatis dan bekerja dengan baik.
2. Sensor  berat  ( Load  Cell) yang  digunakan  pada  alat  ini  dapat  dikategorikan  bagus karena memiliki persentase error yang rendah.

## Saran
1. Untuk pengembangan selanjutnya disarankan agar pengembang menambahkan jumlah sensor di dalam box penampungan benda agar benda dapat disusun secara rapi.
2. Untuk mempermudah laju benda diatas konveyor sebaiknya menggunakan belt dengan bahan  yang  lenturdan  lurus  sehingga  nantinya  pada  saat  konveyor  berjalan  tidak mengalami gesekan yang membuat perputaran belt jadi terganggu sehingga proses box turun ke penampungan load cell kadang tidak sempurna.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] E. Gunawan and A. B. Maulana, “Rancang Bangun Prototype Sistem Penyortiran Barang Melalui Kode Warna (Ourcode) Berbasis Arduino Uno,” J. Cahaya Bagaskara , vol. 1, no. 1, pp. 22–29, 2017.
[2] Y. Mandari and T. Pangaribowo, “Rancang Bangun Sistem  Robot Penyortir  Benda  Padat  Berdasarkan Warna  Berbasis  Arduino,” J.  Teknol.  Elektro ,  vol.  7,  no.  2,  pp.  106–113,  2016,  doi: 10.22441/jte.v7i2.832.
[3] Juli  Sardi,  Mhd  Iqbal,  Ali  Basrah  Pulungan,  Habibullah,  “Pemograman  Alat  Penimbang  Dan  Packing Beras Berbasis Mikrokontroler,” vol. 5, no. 2 pp. 1–10, 2019.
[4] A. Fikri, R. Susana, and D. Nataliana, “Monitoring Model Sistem Pengepakan dan Penyortiran Barang Berbasis SCADA,” J. Reka Elkomika , vol. 2, no. 4, pp. 285–300, 2014.
[5] I.  H.  Pranata  and  Nurhayati,  “Rancang  Bangun  Alat  Pemilah  Dan  Penghitung  Barang  dengan Menggunakan Laser Berbasis Mikrokontroler,” pp. 1–6.
[6] Muhammad Syahwil, Panduan Mudah Simulasi & Praktek Mikrokontroler Arduino . Yogyakarta: Andi, 2013.
[7] H.  Ardiansyah,  N.  Taryana,  and  D.  Nataliana,  “Perancangan  Simulator  Sistem  Pengepakan  dan Penyortiran Barang berbasis PLC Twido,” J. Reka Elkomnika , vol. 1, no. 4, pp. 373–385, 2013.
[8] Chomy  Dwi  Alel,  Aswardi,  “Rancang  Bangun  Buka  Tutup  Pintu  Air  Otomatis  pada  Irigasi  Sawah Berbasis Arduino dan Monitoring Menggunakan Android,” vol. 06, no. 01, pp. 167–178, 2020.

## Biodata Penulis
Fajrian  Ramadhan, lahir  di  Tanjung  Ampalu,  15  Januari  1998.  Sedang  menempuh  jenjang  sarjana pada Program Studi Teknik Elektro Industri di Jurusan Teknik Elektro FT UNP. [1]
Dr.  Ta’ali  M.T, lahir  di  Pekalongan,  16  Oktober  1963.  Menyelesaikan  S1  di  Jurusan  Pendidikan Kejuruan  IKIP  Padang  Tahun  1989.  Menyelesaikan  S2  di  Institut  Teknologi  Bandung  (ITB)  tahun 1999.  Menyelesaikan  S3  di  Jurusan  Pendidikan  Teknologi  dan  Kejuruan  Universitas  Negeri Yogyakarta tahun 2017. [2]